2016 Fiscal Year Annual Research Report
木質耐火構造における燃え止まりメカニズムの解明とそれに基づく2時間耐火CLT開発
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15H04532
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| Research Institution | Forestry and Forest Products Research Institute |
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Principal Investigator |
原田 寿郎 国立研究開発法人森林総合研究所, 四国支所, 支所長 (50353818)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新藤 健太 国立研究開発法人森林総合研究所, 複合材料研究領域, 主任研究員 (10414484)
宮武 敦 国立研究開発法人森林総合研究所, 複合材料研究領域, チーム長 (20353873)
上川 大輔 国立研究開発法人森林総合研究所, 木材改質研究領域, 主任研究員 (30409651)
安藤 恵介 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 講師 (70262227)
服部 順昭 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 名誉教授 (90115915)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 建築構造・材料 / CLT / 耐火構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
耐火建築物が木造で建設可能となり、大規模建物を建設すべく、木質耐火構造開発が進められている。木質耐火構造では、耐火加熱試験で荷重を支持する木材部分が炭化せず燃え止まることが求められる。無機材料で被覆するメンブレン型や難燃処理木材を燃え止まり層に配置する方法などにより1時間耐火構造は実用化されているが、直交集成板（CLT）を用いた大規模建築物を建設するためには1時間のみならず2時間耐火性能付与が必須の課題である。
平成27年度にケイ酸カルシウム板と石膏ボードでCLTを被覆することにより、壁構造において2時間耐火性能を付与できることを明らかにしたことに引き続き、平成28年度は薬剤を注入して難燃化した木材でCLTを被覆することでCLT壁構造に2時間耐火性能を付与できるか、実大載荷加熱試験を実施して性能を検証した。
難燃処理したスギラミナを幅接ぎせず、ネジ止めで2層、交互に積層するといったかなり挑戦的と思われる試験体仕様で、2時間耐火試験に臨んだが、幅接ぎをしていないために、難燃処理木材の収縮によって1層目の被覆ラミナ同志の間に隙間が生じ、その隙間が欠点となって2層目の炭化が早期に始まったことや、1層目と2層目を接着していないために1層目の脱落が非常に早かったことなどから、2時間耐火の性能を付与するには至らなかった。
しかし、挑戦的な仕様での実験を実施できたおかげで、難燃処理木材による被覆でCLTに2時間耐火性能を付与するための貴重なデータが得られ、難燃処理木材で被覆する場合のノウハウが蓄積された。また、難燃処理方法の検討については、これまでのレーザによるインサイジングに変えて、ドリルによる方式を採用することとしたが、ドリルインサイジングでも十分な薬剤注入量が得られることが確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成27年度にケイ酸カルシウム板と石膏ボードでCLTを被覆することにより、壁構造において2時間耐火性能を付与できることを明らかにし、無機材料の被覆によりCLTに2時間耐火性能を付与可能な仕様を提示することができた。
難燃処理木材の被覆によるCLTへの2時間耐火性能の付与については、平成28年度は、かなり挑戦的と思われる仕様でスギCLTを難燃処理した木材で被覆した壁試験体での実大載荷加熱試験を実施して性能を検証することを目標として研究に取組み、壁構造での実大載荷加熱試験では、所期の性能を付与する結果とはならなかったが、挑戦的な仕様での実験を実施したことで、最終年度に予定する仕様決定に向けた、貴重なデータが取得できた。
薬剤の注入方法については、薬剤注入の前処理として、これまで行ってきたレーザによるインサイジングに変えて、ドリルでインサイジングした場合でも十分な薬剤注入量が得られることが確認でき、コストダウンに資する結果が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度の結果を踏まえ、ラミナの厚み、積層数、幅接ぎや積層の方法、難燃処理木材のCLTへの取付け方法について、2時間耐火性能付与に資する、より確実な仕様を再検討する。
上記の検討に際しては、小型の試験体を作製し、森林総合研究所にある小型試験炉を用いた予備試験を行い、実大加熱試験に供する試験体の仕様を決定する。
以上の検討結果を踏まえて、難燃処理木材の被覆による2時間耐火CLT床構造の仕様を決定するとともに、2m×4mの実大寸法の床試験体を作製し、指定性能評価機関の水平炉を用いて床下面からの2時間耐火試験を行い、耐火性能を検証する。
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